人工智能

• 基于TRIZ的打磨机器人创新设计与仿真

  蒋远远;王秋红;王娜;徐小飞;

  针对传统工业串联式打磨机器人在作业过程中效率低、运动精度差等问题，设计了一种混联式高效打磨机器人。基于TRIZ理论的功能模型、因果轴分析，找出当前打磨机器人的问题在于末端执行器灵活度不足，缺乏多自由度重载工作臂，缺乏可移动装置。利用技术矛盾法、物理矛盾法以及物-场模型等得出解决方案，设计出混联式可移动打磨机器人。并对打磨机器人并联工作臂进行简化，通过ADAMS进行运动学仿真，得到打磨作业时动平台各轴向速度变化平稳，满足作业需求，设计合理。

  2026年01期 v.46;No.195 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 327K]
  

• 人工智能裁判在男子竞技体操中的应用探讨

  施益民;许昌;罗靖;黄乾豪;

  男子竞技体操传统评分机制长期受限于主观判断偏差、艺术性量化不足及规则透明度缺失。基于国际体操联合会规则，分析表明竞技体操竞赛中裁判认知负荷过载、技术规范模糊及新动作革新压力是核心挑战。人工智能裁判系统通过高精度动作捕捉与实时数据分析，优化难度分与完成分的客观评估，其辅助训练功能与动态规则适配机制可提升评分一致性。研究表明，AI技术能显著降低主观误差，但需突破设备成本、技术伦理与责任追溯等瓶颈。未来发展方向以人机协同裁判体系为核心，结合标准化动作模板与区块链存证技术，构建动态规则调节机制，推动评分体系智能化转型，同时通过伦理框架平衡技术革新与传统竞技特性，为体操运动的技术治理与全球推广提供系统性解决方案。

  2026年01期 v.46;No.195 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 119K]
  

• 面向初中生物学科问答的大模型低资源适配方法研究

  熊旭辉;万桃;覃守垣;汤智豪;

  在面向学科知识问答应用中，基础教育场景对学科准确性要求高，需要消除通用大语言模型所存在的事实性错误与“知识幻觉”。同时，普通学校或教育机构难以承受高昂的大语言模型运行成本。在消费级GPU环境下，基于自建的初中生物高质量问答数据集，采用QLoRA方法对Chat GLM3-6B量化模型进行参数高效微调，注入领域知识，优化模型。实验结果表明，该方法使模型训练过程中的GPU显存占用降低超过50%，微调后的模型在初中生物学知识问答中的事实准确性与专业性显著提升。

  2026年01期 v.46;No.195 15-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 265K]
  

数学

• 二维正态分布的极大似然估计的渐近正态性的界

  胡宏昌;董浩;云天行;

  极大似然估计的渐近正态性(MLAN)是数理统计中最著名和最基本的结果之一，MLAN的界是一个重要的热点研究课题。研究了二维正态分布的MLAN的界，在较简单的条件下，得到了极大似然估计函数的期望与正态变量函数的期望之差的界。由此得到了二维标准正态分布中相关系数的MLAN的界。与现有文献的结论相比，优势在于分布的维数从一维到二维(也有文献考虑多维，但不是正态分布)，条件易于满足，结论简洁。

  2026年01期 v.46;No.195 24-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 208K]
  

• Markov型噪声回归模型HD估计的弱收敛速度

  徐立峰;

  近年来相依噪声回归模型的理论与应用受到学术界广泛关注，考虑如下回归模型■其中噪声e是非时齐强Markov链，许多相依噪声模型可视为该模型的特例．在合理的条件下，证明了关于该模型未知参数的Hubber-Dutter(HD)估计的弱收敛速度可以达到■.

  2026年01期 v.46;No.195 31-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 183K]
  

物理与化学

• 基于有限元法的静磁场典型难点数值模拟与验证

  温建;吴婷婷;单传家;刘红日;

  美丽的极光、动物的迁徙、生活中的电子产品(指南针、耳机等)、卫星系统及军事所用的电磁炮等应用无不诉说着磁场的重要性。人们对磁场的认知大多来自中学及大学阶段电磁学理论的传授工作。其中，毕奥-萨伐尔定律、磁偶极子模型、静磁场边值关系及安培环路定理等是人们深入了解上述自然现象、电子产品和军事装备所必备的基础知识。然而，这些基础知识因数学推导过程繁杂、物理图像抽象等特点，困扰着很多理工科专业的学生。为了解决以上问题，利用有限元法进行了数值模拟分析，构建3D立体图像，使其以更加直观、简单的方式展现到人们面前。此工作的研究结果可直接用于电磁学、电动力学、大学物理等相关课程的教学工作中，在传授磁场知识的同时也可提高学生的学习兴趣。

  2026年01期 v.46;No.195 37-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 383K]
  

• 量子化学模拟在热力学和动力学基础理论中的应用——以三嗪与羟基的液相反应为例

  孙静俞;皮仲伟;尹苗苗;李雄建;

  化学热力学和动力学是物理化学的重要知识内容，该部分内容抽象难懂。融入量子化学模拟，通过计算机软件构建分子构型，寻找过渡态，总结能量，绘制势能面，计算反应速率常数，使学生更好地掌握热力学中的反应吉布斯自由能，反应焓变，反应熵变以及动力学中的势能面，反应速率等概念，提高学生的学习兴趣，使学生更好地参与到课堂教学过程中来，更好地掌握这些基础知识，并学会应用基础知识解决一些实际问题。

  2026年01期 v.46;No.195 44-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 256K]
  

生命科学

• 茅根竹蔗酒精饮料工艺优化及其挥发性成分分析

  刘军;李晨曦;余周;杜明明;

  以果酒酵母为发酵剂，旨在优化茅根竹蔗酒精饮料的发酵工艺。基于单因素和响应面的工艺优化法，探究初始糖度、初始p H、酵母添加量、发酵温度及发酵时间对发酵产物酒精度和感官品质的影响。结果显示，茅根竹蔗酒精饮料的最佳发酵工艺参数为:初始糖度13.31°Brix、初始p H 3.8、酵母接种量0.16%,24℃发酵30 h．在此条件下制得的饮料酒精度为8%vol，感官评分达83分，口感清爽宜人。GC-MS分析共检出78种挥发性成分，其中醇类14种(相对含量29.22%)、酯类31种(相对含量21.93%)、酸类10种、酮类5种、醛类7种、醚类2种及其他9种，醇类和酯类为主要挥发性物质。此外，产品理化指标测定结果为:可溶性固形物含量8°Brix、p H 3.78、酒精度8%vol、总糖含量110 g/L、总酸含量0.29 g/L．综上，本研究探究了茅根竹蔗酒精饮料的优化工艺，并揭示了其风味物质组成，为该特色饮品的生产及品质提升提供了理论依据与技术支撑。

  2026年01期 v.46;No.195 52-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 372K]
  

产教融合与教学改革

• 基于产教融合的岗赛一体分级实训项目式教学设计与实施——以软件技术方向综合设计为例

  陈迪凯;李全;童强;梁赫西;

  湖北师范大学人工智能与计算机学院与鼎利集团在校企联合创办计算机专业的软件技术方向综合设计课程教学中，运用产教融合模式，即将企业交付项目植入课程教学中，以项目实操为路径，实行由项目策划—项目实施—分组路演—师生评价—项目完善—项目发布—成果输出等组成的项目教学全流程中，根据学科竞赛和就业岗位的不同要求对项目教学进行分级指导，通过软件技术方向综合设计的模式化的教学实践，在有效提升了高校计算机专业学生的专业素养和实践技能的同时，检验了项目教学这种产教融合模式的实践性，为高校计算机专业实践教学的实施提供有价值的参考。

  2026年01期 v.46;No.195 64-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 505K]
  

• 融合“5E”及项目驱动式的电路CAD课程教学应用研究

  慕灯聪;李峥;

  为满足电子信息专业PCB设计人才的培养目标，总结了传统“电路CAD”课程教学中存在的弊端，分析“5E”和项目驱动式教学模式的特点，提出融合“5E”及项目驱动式的电路CAD课程教学模式。将课程内容以项目驱动式的形式融入“5E”教学模式中，以具体情境吸引学生兴趣，激发学生自主探究欲望;为培养学生语言表达能力，在设计成果展示环节中，学生总结设计过程中习得的知识点并以PPT形式进行汇报;设置迁移阶段，培养学生学以致用和自主创新能力;基于多样化的评价机制考核学生的学习效果，形成一套以学生为中心、自主探究的融合式教学模式。以51精简版最小系统项目为例，介绍了融合式教学模式的实施方法。总结近三年期末考核成绩分布情况，说明该模式教学效果良好，对于类似课程具有一定的推广应用价值。

  2026年01期 v.46;No.195 72-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 387K]
  

• 大概念视域下5E和BOPPPS融合式教学实践研究——以高等数学课程为例

  寇冰煜;毛自森;黄丽芹;

  从高等数学教学中的痛点问题出发，承“以学生为中心，以问题为牵引”的核心主旨，探索基于大概念视域，5E与BOPPPS教学模式的融合和构建，旨在提升高等数学课程的教学效果并促进学生的深度学习。并以“可分离变量的微分方程”为例，验证了这一教学模式在激发学生学习兴趣、提高课堂参与度和增强知识迁移能力方面的显著效果，为高等数学课程教学改革提供了实践参考。

  2026年01期 v.46;No.195 81-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 264K]
  

• 技能堆栈促进中学生信息能力提升的实践应用研究

  刘兴红;曹伊琳;贺李;丁宇;

  在教育信息化政策推动、信息技术迅猛发展的背景下，信息能力成为衡量个人综合素质的重要指标，培养中学生信息能力意义重大。首先阐述技能堆栈和信息能力的理论基础，剖析技能堆栈对信息能力的赋能机制，进而通过对黄石市某高中高一年级学生的问卷调查，分析学生信息能力现状。基于此，提出技能堆栈在高中信息技术课程中的应用策略，并以“算法的概念及描述”为例进行实践。实践后再次问卷调查显示，学生在信息获取、分析处理和应用能力上均有提升，但信息创新应用仍有欠缺。研究表明，将技能堆栈融入信息技术课程能有效提升学生信息能力，为中学生信息能力培养提供了新的思路和方法，但在课程设计的创新性方面还有待加强。

  2026年01期 v.46;No.195 88-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 189K]
  

新课标·新教学·新评价

• 面向数字化学习与创新素养培养的跨学科大单元教学设计与实践研究

  潘敏;高梦菲;熊文瑞;汪茂;

  《义务教育课程方案和课程标准(2022版)》的实施推动了基础教育由“知识本位”走向“素养本位”。信息科技学科在落实数字化学习与创新素养方面具有独特价值，但仍存在内容割裂、任务驱动不足和跨学科融合不够等问题。以“探寻与传播中国大运河文化”为主题，设计了面向数字化学习与创新素养培养的跨学科大单元教学模式。该模式遵循“分析—目标—评价—教学—反思”五阶段结构，整合历史、地理和道德与法治等学科内容，并以真实情境任务为驱动，开展准实验研究。结果表明，实验组学生在“能力层”和“输出层”两个维度上的得分显著高于对照组，表现为信息整合、数字工具应用和网页表达等方面的明显提升;访谈与课堂观察也显示该模式有效促进了学生的学习兴趣与协作意识。但在“意识层”的短期提升有限，提示该素养维度需要更长周期的培养。为初中信息科技跨学科大单元教学提供了可操作的设计范式，对课程改革与推广具有一定参考价值。

  2026年01期 v.46;No.195 95-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 283K]
  

• 高考生物试题科学探究素养考查分析及启示

  陈慰;张真;黄玲玲;

  基于“学业评价促发展”的基本理念，以2023～2025年湖北省高考生物学试题为研究对象，剖析科学探究素养的考查情况。分析发现，高考试题主要依托教材实验和科学研究两大类情境来考查学生的科学探究素养，强调学生要运用必备知识和关键能力解决实际问题。基于上述分析，总结三点高中生物教学启示:一是重视教材实验，组织以探究为特点的学习活动，以教材实验为载体培养学生的科学探究素养;二是加强常见实验方法和实验技术的教学和应用，重视基础研究的应用价值，落实对学生科学探究素养的培养;三是引导学生构建多自变量的逻辑关系模型，进一步强化科学探究素养的培养。

  2026年01期 v.46;No.195 104-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 370K]
  

• 新课标背景下初中物理跨学科实践的思考

  沈典俊;

  在《教育强国发展蓝图(2024～2035)》与初中物理新课程标准推行背景下，物理课程改革的关键趋势聚焦于学科融合的实践教学。从跨领域融合视角切入，深入剖析“以物理学原理为核心、问题驱动知识整合”理念的内涵与价值，并结合教材实例具体阐释实施路径:围绕真实问题明确物理学需承担的核心角色，分解问题链环，融入多学科策略，最终构建“理论—实物—验证”实践模型。研究表明，跨学科融合教学活动可显著提升学生的物理学知识水平与综合问题解决能力，同时为教育工作者提供了具有可操作性的教学模式。

  2026年01期 v.46;No.195 113-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 164K]
  

• 《湖北师范大学学报(自然科学版)》征稿启事

  <正>《湖北师范大学学报(自然科学版)》是由湖北省教育厅主管、湖北师范大学主办的国内外公开发行的自然科学类学术期刊,是中国期刊全文数据库全文收录期刊、中国学术期刊综合评价数据库统计源期刊、中国核心期刊(遴选)数据库收录期刊、首届《CAJ-CD规范》执行优秀期刊、中文科技期刊数据库收录期刊、湖北省优秀期刊。《湖北师范大学学报(自然科学版)》主要刊登数学、物理、化学、生物、计算机与信息、自动化与人工智能、体育等相关学科的研究成果。本刊热忱欢迎海内外专家学者惠赐佳作,来稿应为尚未公开发表的学术成果。

  2026年01期 v.46;No.195 119页 [查看摘要][在线阅读][下载 919K]
  
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